黄河泥沙化害为利的探讨

摘  要：黄河泥沙是造成“地上悬河”的主要成因，其有效治理事关黄河治理开发全局。黄河泥沙应该首先视为一种资源，而资源是可以利用的，如果利用得好，不但可以减少危害性，还能产生巨大的社会和经济效益。只有从这个意义上考虑和分析问题，才能找到正确解决黄河泥沙的方法。

本文试从资源的有续利用角度来探讨黄河泥沙化害为利的途径，是从知沙、治沙、止沙到智沙的一个逐步深化和完善的过程，重塑对黄河泥沙的认知，积极利用数字化、信息化手段全面治理、控制泥沙，探索利用科技手段把泥沙资源变为高附加值的工业产品，加大放淤固堤、改良土地和工程用土等方面的泥沙利用，泥沙资源的有效利用前景广阔、大有可为。

关键词：黄河泥沙  化害为利  探讨  

1  引言

在中国的大江大河中，黄河具有特殊的复杂性，面临的根本问题是“水少、沙多， 水沙关系不协调”。黄河的复杂性在泥沙，治黄的关键在于科学认识和处理泥沙问题。泥沙主要产自中游，祸在下游。治理黄河，把黄河的事情办好，主要任务是解决入黄泥沙和下游悬河问题。减少入黄泥沙是釜底抽薪之举，从根本上缓解问题[1]。因此，泥沙问题应该成为治黄的首要问题，这个问题解决不好，其他问题无从谈起。黄河泥沙应该首先视为一种资源，而资源是可以利用的，如果利用得好，不但可以减少危害性，还能产生巨大的社会和经济效益。只有从这个意义上考虑和分析问题，才能找到正确解决黄河泥沙的方法。　　

2  黄河泥沙的危害性

黄河作为世界上输沙量最大的河流，孕育了黄淮海大平原，也造成了历史上“三年两决口、百年一改道”的洪水灾害。黄河天然年均来沙量为15.92亿吨，用1919年至2015年实测数据计算，有水文记录以来黄河实际年均来沙11.58亿吨。目前黄河下游虽然建立了相对完善的防洪体系，但长年的泥沙淤积导致下游河床不断抬高，“二级悬河”对黄河下游的防汛极为不利。2019年5月22日，在济南召开的国家防总黄河流域防汛抗旱检查汇报会上指出，“二级悬河”形势依然严峻。2002年以来黄河虽经连续14年19次调水调沙，山东黄河主河槽平均刷深1.5米，河道排洪能力达到4200立方米每秒以上，但槽高、滩低、堤根洼、堤外更低的“二级悬河”不利局面并未得到根本改变。目前山东黄河河床普遍高于两岸地面4~6米，设防水位高出两岸地面8~12米，发生洪水时易发生“横河”“斜河”和顺堤行洪，危及堤防安全。

3  黄河泥沙化害为利分析

3.1 黄河泥沙问题研究的路径依赖

黄河的复杂性在泥沙，治黄的关键在于科学认识和处理泥沙问题。这就需要进一步明确黄河泥沙治理的路径依赖。从资源的有续利用角度来探讨黄河泥沙化害为利的途径，是从知沙、治沙、止沙到智沙的一个逐步深化和完善的过程。

3.1.1知沙。黄河水少沙多、水沙关系不协调，这一基本特征是导致黄河下游河道健康状况恶化的根本原因。知沙是治沙的前提，应在充分认识黄河泥沙特性、水沙变化趋势等前提下，最大限度地减少黄河泥沙的危害性，提升泥沙资源的可利用性。人们从长期的生产实践中已逐渐认识到，黄河泥沙是一项十分重要的生产资源，黄河每年带走的氮、磷、钾肥约4000万吨，相当于全国每公顷耕地被冲走375千克肥料。汛期洪水具有含沙量高、泥沙细的特点，而且所挟带的泥沙具有相当数量的农作物生长养分，对农作物生长十分有利。放淤集改碱、平整土地、改良土壤结构、增加土壤肥力等多种功能于一身，能起到一举多得的治理效果。放淤后的肥效显著提高，有机质含量和全氮分别比淤前高0.3%和0.03%，速效磷、钾比黄淮海平原区分别高4～7倍和1.4～1.6倍；盐分减少，重盐碱沉沙淤改后全剖面脱盐率达50%～80%以上，对农作物生长十分有利[2]。

3.1.2治沙。人民治黄以来对下游河道的治理，一直遵循“宽河固堤”的方针，逐步探索提出了“上拦下排、两岸分滞”的洪水应对思路［3］，“拦、排、调、放、挖”的泥沙综合处理措施［4］；兴建了三门峡、小浪底、故县、陆浑、河口村等干支流水库和北金堤、东平湖等蓄滞洪区；结合下游河道的整治工程，共同构成了黄河下游防洪工程体系［5］。2012年宁远等9位专家对黄河下游河道与滩区治理进行了专题考察，提出了“稳定主槽、改造河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类”的总体思路［6］，黄河下游河道治理水平不断深化和提高。

3.1.3止沙。止沙不是让泥沙彻底消失，而是指达到泥沙平衡。2013年国务院批准的《黄河流域综合规划（2012—2030年）》报告指出：相对于黄河16亿t泥沙和426亿m3水量，现状入黄泥沙年平均减少量为4亿t/a，年平均减水量为10亿m3；2020年和2030年入黄泥沙年平均减少量分别为5亿～5.5亿t/a和6亿～6.5亿t/a，年平均减水量分别为15亿m3/a和20亿m3/a；即使经过长时期治理，2050年前后入黄泥沙年平均减少量为8亿t/a左右。潘家峥院士指出“解决长治久安问题，基本目标就是做到黄河下游河道中泥沙进出平衡，不再累积性淤高。具体措施包括在上游加强全面水土保持拦沙减沙、调水进黄河、尽量提高冲沙效率、研制巨型的挖沙机械……”现在这种“二级悬河”、“年年淤高”、“建一座水库拦沙若干年，再建一座”的情况无法永久维持下去[1]。

3.1.4智沙。一粒泥沙就是一个世界。通过空间地理+大数据分析，让黄河学会思考，给泥沙装上智脑，让科技重塑泥沙治理的未来。云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代技术，对提升优化泥沙治理能力必将发挥重要的作用。如信息化、现代化的泥沙监控平台能打破时间、地域限制，节省大量人力、物力、财力，让信息多跑路，让平台去分析，大大提高决策的科学性、前瞻性，实现人与泥沙的智能沟通，人与黄河的和谐相处。

3.2  黄河泥沙问题的影响因素

3.2.1来水来沙量的变化对泥沙利用产生一定的影响

人民治黄70年，黄河堤防经历了多次帮宽加高，险工、病险涵闸得到了加固改建，确保了黄河的安全度汛，但泥沙问题仍是黄河治理的难题，因泥沙持续淤积形成的地上悬河的不利局面依然长期存在。有效地治理黄河泥沙，充分利用泥沙资源，趋利避害，对黄河的治理开发具有极其重要的意义。

黄河流域经过长期持续的治理和开发，使下游来水来沙量发生很大的变化，直接影响到灌溉的引水引沙量。黄河下游两岸地势平坦，渠道坡降平缓，这些泥沙进入灌区，如果处理不好，必将引起渠道淤积，甚至引起次生盐碱。几十年来，黄河下游的引黄泥沙主要采取大规模沉沙放淤，改良低洼沙碱地，减少渠系泥沙，这样既防止或减轻渠道泥沙淤积，又可改善生态环境，为发展下游引黄灌溉积累了丰富经验。由于几十年的灌溉沉沙，还能利用沉沙的低洼地、盐碱沙荒地不多了，“以挖待沉”的方法既需很高的经费，还有挖出泥沙如何放置的问题，给黄河下游引黄泥沙处理带来新的问题。

    水量减少，对泥沙利用提出新的课题。黄河下游引黄灌溉，有发展工农业生产和改善环境的综合效益，也有加重河道淤积的影响，特别是水量的减少，以致发生断流的严重现象，对河道萎缩的影响是严重的，这是一项复杂的系统工程，有必要进行研究，供宏观决策参考。

3.2.2用黄河泥沙肥田发展生产会带来一定的沙化

黄河下游河道是严重淤积的“地上悬河”，两岸引水灌溉具有足够的水位，不需要修建枢纽抬高水位引水，也不允许修建枢纽拦沙，把泥沙放在河道里，故目前均为无坝引水；下游来沙主要是颗粒较细的悬移质，沿水深分布较均匀，若采用人工环流或表层取水来减少入渠泥沙会有一定作用，同时，近年来黄河下游来沙量明显减少，入渠沙量也有所减少，说明黄河下游在目前情况下，灌溉引水必引沙，灌区要充分加以利用，变害为利。

　  黄河下游灌区处理泥沙希望把泥沙送到田间，既可以防止渠道泥沙的淤积，又可以肥田发展生产，但由于黄河两岸地势平坦，目前除少数灌区可以把大部分沉沙送到田间外，大部分灌区无法送到田间，几十年来的经验表明，利用两岸低洼、盐碱、沙荒地修建沉沙池是处理泥沙、解决渠系泥沙淤积的有效途径，同时还可改良土壤，改善生态环境。必须指出，由于长期灌溉沉沙，原来的盐碱洼地已经不多了，采用“以挖待沉”的方法处理泥沙，不仅费用高，并且从沉沙池清理出来的泥沙，堆积占压农田，如不及时处理，可能给周围环境带来沙化问题，给灌区泥沙处理带来新的问题。

4  黄河泥沙化害为利的途径

4.1  大力发展建筑材料

黄河泥沙资源属硅铝资源，成分主要是二氧化硅（SiO2），含量在70%左右，其它为氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钾和稀有元素等矿物成分，单从成分来看，黄河泥沙就是一种宝贵的资源，可成为我国新型、稳定的可接替传统矿产的资源 [7]。

随着国家生态建设的要求，特别是烧结粘土砖的禁用和禁止开山采石，以及各类原材料的紧缺，黄河泥沙可发利用的前景十分广阔，既符合国家的产业政策又可为黄河的泥沙减淤以及长治久安做出贡献[9] 。比如利用黄河泥沙制作防汛石材固结胶凝技术，主要针对的就是黄河泥沙人工防汛石材生产中成型工艺不成熟、设备成本较高等问题,研究黄河泥沙人工防汛石材的成型工艺参数,研发利用黄河泥沙制造人工防汛石材的成套设备,降低了黄河泥沙人工防汛石材的生产成本,实现工厂化规模生产和自动化生产控制,达到了黄河泥沙资源工业化利用的目标。[8] 

4.2  加大放淤固堤、改良土地和工程用土方面的泥沙利用

由多种原因形成的山东省黄河滩区堤沟河,不仅成为黄河防洪的一大隐患,而且也是潜在的耕地资源。随着黄河来水条件的变化和社会经济形势的发展,利用丰富的黄河泥沙资源采取机械化施工方式对其进行淤填改造,不仅是必要的,而且也是可行的,是一项一举多得的有效措施[9]。

山东黄河从上世纪70年代开始，大规模实施淤背固堤工程建设，既减轻了河道淤积、扩大了河道行洪能力，又加固了黄河堤防。开发利用黄河泥沙资源，淤改两岸近堤的盐碱涝洼地，同样可以达到防洪减淤的效果。尤其在建设用地增多的情况下，也为合理开发土地后备资源、实现耕地总量动态平衡提供了新的有效途径。

4.3 加大黄河泥沙的研究,建立泥沙处理与利用的有效机制

泥沙治理是一个综合的、系统的工程，需要多方面因素共同发挥作用。对于黄河泥沙治理在设立专门的研究机构基础上，也需要进行泥沙治理和利用的“顶层设计”，做好黄河泥沙管理利用战略规划，建立泥沙处理与利用的有效机制，延伸泥沙管理利用产业链[10]，进行泥沙治理的同时充分利用泥沙，使其发挥应有的价值。加强智慧泥沙课题的研究，作为智慧黄河的一部分，重点进行突破，达到泥沙进出平衡的目标，实现黄河的长治久安。加强黄河泥沙深加工利用课题的研究，探索利用高科技手段把泥沙资源变为高附加值的工业产品，做好长距离抽沙技术和深水抽沙技术的研究和开发。利用高科技手段开发利用泥沙资源是未来泥沙利用的“重头戏”，把毫无价值的黄河泥沙变为高附加值的工业产品，高科技的利用可以“化腐朽为神奇”。

目前黄河泥沙利用的方法是多种多样的，值得借鉴的经验也很多，同时也应看到黄河泥沙产业的发展还处于初期阶段，很多方法处于可行性研究阶段，大规模实施的条件还不成熟。对于庞大的黄河泥沙来说，还是杯水车薪，但都是有益的尝试。相信随着泥沙资源逐渐被人们认识和利用，泥沙资源的利用前景广阔、大有可为。(韩忠新  刘玉浩  石会君)

参考文献：

[1]潘家峥院士文集.北京：中国水利水电出版社.2015.

[2]李刚,刘玉浩.黄河泥沙化害为利浅议.科技资讯；2011年 03期

[3]王化云.人民治黄三十年［J］.人民黄河，1980（2）：1-14.

[4]李国英.治理黄河思辩与践行［M］.北京：中国水利水电出版社，2003.

[5]赵业安,潘贤娣.泥沙研究在黄河治理开发中的战略地位［C］//黄河泥沙.郑州：黄河水利出版社，1996.

[6]黄河勘测规划设计有限公司.黄河下游河道改造与滩区治理方案研究［R］.郑州：黄河勘测规划设计有限公司，2013.

[7]宋万增,刘慧,冷元宝.黄河泥沙资源利用现状分析及建议；黄河科研网；2012年5月18日

[8]宋万增,张凯,刘慧,郑光和.黄河泥沙人工防汛石材生产工艺及成型设备研究[J];建材技术与应用;2018年05期

[9] 周海燕,薛儒生.利用黄河泥沙资源进行堤沟河治理与人工造地的可行性分析[J];山东国土资源;2005年Z1期

[10]换个角度看待水库泥沙淤积问题——江恩慧谈泥沙资源利用. 黄河报,2012年03月08日